Research Quality and Validity

Sabe-se de antemão que a cobertura do solo precisa receber atenção especial diante dos processos erosivos, uma vez que a qualidade da cobertura determina o grau de proteção do solo ou sua vulnerabilidade. Ademais, a cobertura do solo é um critério que carrega a característica de estar constantemente em transformação pelas atividades humanas, de forma que a atualização do mapa de cobertura é essencial para o entendimento da dinâmica de ocupação, das alterações de paisagens, da evolução dos processos erosivos e para o planejamento e manejo de bacias hidrográficas.

Para o caso deste trabalho, avaliou-se primeiramente a possibilidade de usar o mapa de uso e ocupação disponibilizado pela SEMARH e pelo IDEMA (2010), desenvolvido como parte do PERH (SERHID, 1998). Esse mapa foi construído com base na interpretação das imagens do Sensor TM (Thematic Mapper) do satélite LANDSAT 5, cenas 214/64 e 215/64, obtidas em 08/ago/95, e com composição colorida 3B 4G 5R na escala 1:250.000.

Trata-se, dessa forma, de um mapa com defasagem de 15 anos, que foi considerada suficiente para justificar a elaboração, mesmo que grosseira, de um mapa de cobertura do solo mais atual a partir de imagens de satélite, isso com fins de melhor representar a distribuição dos tipos de cobertura ao longo da BHRP. Para o desenvolvimento desse mapa, fez-se uso da técnica de Máxima Verossimilhança (MaxVer).

O método de classificação MaxVer é uma técnica difundida e consolidada que intenciona classificar dados/imagens fornecidos por satélites; trata-se de uma técnica de grupamento estatístico supervisionado (Heinzmann e Zollinger, 1995; Smiatek, 1995; Grondona, 2009).

Na classificação MaxVer, parte-se do pressuposto de que cada pixel precisa pertencer a uma classe. Dessa forma, os valores dos pixels são considerados vetores de medição dentro um espaço de grupamento n-dimensional dado por bandas espectrais. Sendo assim, considerando um conjunto de classes propostas, os vetores são postos em grupos dentro de um espaço multidimensional. Todavia, muitos vetores acabam relegados a regiões entre grupos ou sem pertinência. Diante

disso, é necessário que o algoritmo de classificação atribua uma classe para cada vetor sem pertinência.

Para tanto, o método MaxVer calcula a função distribuição de probabilidades para cada classe e, logo após, para cada vetor dentro do espaço multidimensional, determina a probabilidade de pertinência a cada classe. Finalmente, impõe-se a cada pixel a pertinência à classe que apresenta maior valor da função de probabilidade, não importando quão baixa é essa probabilidade.

Para este trabalho, foram utilizadas duas imagens captadas pelo satélite LANDSAT-7, através do sensor EMT, e disponibilizadas pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Uma das imagens contempla a metade oriental da bacia Potengi e corresponde à órbita/ponto 214/064 datada de 04/08/2001. Já para a metade ocidental da bacia, fez-se uso da imagem LANDSAT-7 que corresponde à órbita/ponto 215/064 datada de 11/06/2002. Para composição de bandas das imagens, as combinações RGB 321 e RGB 543 retornaram melhor resultado, realçando com maior distinção as grandes classes de cobertura do solo, assim como ocorreu no trabalho de Freire et al. (2009).

O método MaxVer foi aplicado às imagens LANDSAT-7 através do software ENVI 4.4, usando algumas fotografias aéreas disponíveis em Relatórios de Sobrevôos do Programa Estadual de Monitoramente e Fiscalização Ambiental Aéreos (IDEMA, 2008; IDEMA, 2010) e imagens SPOT com resolução de 10 metros fornecidas pelo IDEMA, como referência para definição das Regiões de Interesse (RI), ou regiões de referência, a partir das quais o método preparou alicerce para a estatística de pertinência do restante dos pixels contidos na imagem diante das classes propostas.

Diante do fato de que não se dispunha de muitos recursos nem tempo para desenvolver a validação consistente de um mapa de cobertura refinado, no qual estivessem discriminados em classes os tipos de vegetação e ecossistemas, bem como os tipos de agricultura, resolveu-se definir classes mais abrangentes de maneira a evitar que se incorresse em erros gritantes, considerando ainda os resultados dados pela classificação supervisionada: 1) Agricultura, pastagem e vegetação rasteira antropizada (capoeira); 2) Solo exposto; 3) Estruturas urbanas; 4) Vegetação densa; 5) Vegetação pouco densa; 6) Corpos hídricos.

Dentre as classes definidas aqui, destaca-se a classe 1 como sendo a mais complicada de se especificar, visto que os padrões colorimétricos dos pixels que a determinam podem indistintamente englobar coberturas de solo com características substancialmente diferentes do ponto de vista da proteção do solo e, conseguintemente, da suscetibilidade á erosão hídrica. Porém, é possível perceber, por meio de comparações com fotografias aéreas, que essa classe carrega maior probabilidade de ser fruto de intervenções antrópicas que não urbanização.

Dessa forma, a classe 1 provavelmente deve envolver áreas ocupadas por agricultura, agropecuária, ou áreas de vegetação rasteira antropizada, não sendo possível distingui-las consistentemente em outras classes mais restritivas.

Entende-se aqui, com obviedade, a classe solo exposto, classe 2, como regiões nas quais a cobertura do solo é nula ou desprezível.

A classe de estruturas urbanas, classe 3, deve representar áreas residenciais, industriais, estradas, e qualquer estrutura tida como urbana ou que impermeabilize o solo de alguma forma.

Quanto à classe de vegetação densa, classe 4, tratam-se de porções ocupadas por matas, florestas, ou vegetação com alto índice de massa foliar e boa proteção do solo.

A vegetação pouco densa, classe 5, compreende áreas nas quais predominam a caatinga, os campos e vegetação herbácea ou arbustiva.

Finalmente, a última classe é a que diz respeito aos corpos hídricos, classe 6, que ressalta principalmente os açudes presentes na bacia.

Os resultados da classificação da cobertura do solo estão exemplificados através da Figura 4.10 e da Figura 4.11. A Figura 4.10a expõe o resultado da composição LANDSAT-7 RGB 543, em DATUM SAD69 e com sistema de referência em UTM 25-Sul, e diz respeito a uma porção da parte ocidental da bacia Potengi, sendo predominantemente serrana. A aplicação do método MaxVer a tal imagem resultou na classificação da cobertura do solo assim como exibida pela Figura 4.10b, estando as duas figuras dispostas em sequência a fim de possibilitar comparação visual.

A Figura 4.11 está disposta a fim de exemplificar o resultado da classificação da cobertura do solo para a porção mais leste da bacia, onde é possível visualizar o estuário do rio.

O resultado geral para toda bacia pode ser visto na Figura 4.12, e a distribuição percentual das classes de cobertura do solo está exposta através do gráfico da Figura 4.13.

Figura 4.10 – a) Recorte de imagem LANDSAT-7 em composição RGB 543, contemplando porção ocidental da bacia Potengi; b) Resultado da aplicação do método de classificação MaxVer.

Figura 4.11 – a) Recorte imagem LANDSAT-7 em composição RGB 543, contemplando porção mais oriental da bacia Potengi ; b) Resultado da aplicação do método de classificação MaxVer.

Figura 4.13 – Distribuição percentual dos tipos de cobertura do solo encontrados ao longo da bacia hidrográfica Potengi.

Assim como pode ser visto na Figura 4.13, a maior parcela de cobertura do solo da BHRP está associada a unidades de vegetação pouco densas, aproximadamente 45% da área. Nessa classe, a Caatinga é destaque constatado. Na seqüência, 28% da área da bacia são ocupados por vegetação densa.

Por outro lado, através do mapa exposto pela Figura 4.12 é possível observar que a atuação antrópica, que ocupa aproximadamente 17% da área total da bacia com agricultura, pecuária e capoeira, e cerca de 3% com estruturas urbanas, concentram-se na porção leste da bacia, atingindo boa parte da Depressão Sertaneja e dos Tabuleiros Costeiros. Resultado que recebe respaldo com o trabalho de Wake (2003), no qual afirma que

nos tabuleiros costeiros e nas coberturas coluvio-eluvionares, por apresentarem substratos constituídos de solos profundos e condições climáticas mais favoráveis, as espécies possuem portes mais elevados, entretanto, a ação antrópica nesta unidade foi devastadora, em função do maior potencial agrícola.

Após a construção do mapa de cobertura do solo, foi preciso classificar os tipos de cobertura definidos quanto à provável contribuição de cada um deles para o desencadeamento dos processos de erosão hídrica. Para tanto, tomou-se a classe

água (classe 6) como referência de menor contribuição, uma vez que os corpos

d’água são também tidos como corpos receptores, ou seja, é a classe que sofre os efeitos da erosão e exerce contribuição desprezível, considerando ainda a sua intermitência. Como referência oposta, posiciona-se a classe de solo exposto (classe 2), que certamente deve receber o título de mais alta suscetibilidade à erosão, diante da sua incapacidade evidente de fornecer qualquer proteção ao solo.

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% Agricultura. Pecuária, Capoeira

Solo exposto Estruturas

Assim, a Tabela 4.10 expõe o resultado da atribuição do índice de suscetibilidade, ou de contribuição, à erosão hídrica, bem como o significado classificatório de cada índice.

Tabela 4.10 – Resultado da classificação dos tipos de cobertura do solo definidos para a bacia Potengi segundo suas sensibilidades aos processos erosivos.

TIPOS DE

COBERTURA CLASSIFICAÇÃO SENSIBILIDAE ÍNDICE DE Agricultura e Pastagens Alta 4

Solo Exposto Muito alta 5 Estruturas Urbanas Média 3 Vegetação Densa Baixa 2 Vegetação Pouco Densa Média 3 Água Muito Baixa 1

Por fim, a aplicação dos índices de sensibilidade à erosão aos tipos de cobertura do solo resultou na construção do mapa com a distribuição espacial das intensidades de contribuição para a erosão hídrica promovidas pelas formas de cobertura do solo, exibido através da Figura 4.14. Nesse mapa é possível observar com facilidade que a configuração de cobertura do solo da região leste da bacia hidrográfica contribui de forma mais significativa para a erosão hídrica por conferir menos proteção ao solo.